【技术实现步骤摘要】
高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统(一)
本专利技术涉及的是一种高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统，本专利技术可用于激光雷达、荧光寿命成像、正电子发射断层扫描、医学成像等极微弱光探测的领域。属于光电探测
(二)
技术介绍
传统成像技术如CMOS图像传感器和CCD传感器在极弱光探测方面有着很大的局限，工作于单光子模式下的单光子雪崩光电二极管阵列相比于这些传统的手段，具有探测灵敏度高、抗干扰能力强、结构简单的优势，被广泛的应用在激光雷达，荧光寿命探测，DNA测序，医学成像等极微弱光成像应用领域。填充因子是单光子雪崩光电二极管阵列的一个重要参数，填充因子(Fillfactor，FF)可以定义为：FF＝Sa/SP(1)其中Sa为有源区(感光)面积，Sp为集成像素的面积。FF主要取决于单光子雪崩光电二极管的保护环结构、有源区设计尺寸和淬灭机制。单光子雪崩光电二极管阵列的探测效率与其填充因子成正相关，即FF越大探测效率越高。在单光子雪崩光电二极管阵列中，为了缓解像素之间的串扰，需要保证...
【技术保护点】
1.一种高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统，由单光子雪崩光电二极管阵列1、主动淬灭电路阵列2、串扰抑制模块3、偏置电压电路4和信号处理系统5组成。所述系统中信号处理系统5控制偏置电压电路4输出直流电压的大小。偏置电压电路4输出可控直流电压至单光子雪崩光电二极管阵列1中的所有单光子雪崩光电二极管，为其提供单光子工作模式所需要的偏置电压。单光子雪崩光电二极管阵列1中所有单光子雪崩光电二极管连接主动淬灭电路阵列2中与之对应的主动淬灭电路。当光子入射引起单光子雪崩光电二极管阵列1中单光子雪崩光电二极管产生雪崩事件电脉冲时，雪崩事件电脉冲经过主动淬灭电路转换为标准晶体管-晶体管...
【技术特征摘要】
1.一种高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统，由单光子雪崩光电二极管阵列1、主动淬灭电路阵列2、串扰抑制模块3、偏置电压电路4和信号处理系统5组成。所述系统中信号处理系统5控制偏置电压电路4输出直流电压的大小。偏置电压电路4输出可控直流电压至单光子雪崩光电二极管阵列1中的所有单光子雪崩光电二极管，为其提供单光子工作模式所需要的偏置电压。单光子雪崩光电二极管阵列1中所有单光子雪崩光电二极管连接主动淬灭电路阵列2中与之对应的主动淬灭电路。当光子入射引起单光子雪崩光电二极管阵列1中单光子雪崩光电二极管产生雪崩事件电脉冲时，雪崩事件电脉冲经过主动淬灭电路转换为标准晶体管-晶体管逻辑电平信号同时输出至信号处理系统5和串扰抑制模块3。信号处理系统5对主动淬灭电路的输出进行计数处理和数据储存，串扰抑制模块3检测到发生雪崩事件的单光子雪崩光电二极管，输出逻辑控制信号至主动淬灭电路阵列2，将雪崩光电二极管阵列1中发生雪崩事件的单光子雪崩光电二极管邻近的多个单光子雪崩光电二极管淬灭一段时间(关闭探测器)，来防止光串扰和电串扰使邻近的单光子雪崩光电二极管产生错误计数。
2.根据权利要求1所述的一种高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统，其特征是：所述的单光子雪崩光电二极管阵列1是由n×n或者m×n(m≠n)个单光子雪崩光电二极管构成的探测芯片。芯片制造工艺可以是用户制定工艺，标准互补金属氧化物半导体工艺，双极性互补金属氧化物半导体工艺以及硅晶绝缘体互补金属氧化物半导体工艺中的任何一种。制造工艺制程可以是0.8微米、0.5微米、0.35微米、0.18微米、90纳米和45纳米中的任何一种。单光子雪崩光电二极管的材质可以是基于硅(Si)、锗(Ge)、铟镓砷(InGaAs)或者铟镓砷/磷化铟(InGaAs/InP)中的任何一种。阵列中每个单光子雪崩光电二极管的有源区面积占像素面积的比例优化为最大，同时芯片上只集成单光子雪崩光电二极管无其他电路，以实现探测芯片填充因子的最大化。
3.根据权利要求1所述的一种高填充因子低串扰的单光子探测器阵列及系统，其特征是：所述的主动淬灭电路阵列2中主动淬灭电路的数目与单光子雪崩光电二极管阵列1中的单光子雪崩光电二极管的数目相同。单光子雪崩光电二极管阵列1中所有单光子雪崩光电二极管的输出连接主动淬灭电路阵列2中与之对应主动淬灭电路的输入。主动淬灭电路的作用是降低单光子雪崩光电二极管的偏置电压来低于其击穿电压抑制雪崩过程(淬灭)，并在一段时间(死时间)后快速恢复单光子雪崩光电二极管的偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕杰，李翔，张文涛，苑立波，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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